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Polisaccaridi e glicoproteine

16 aprile 2022
Dott.ssa Dorothee Bös e altri.

I polisaccaridi sono chiamati anche glicani e, in quanto polisaccaridi, sono un sottogruppo dei carboidrati. Hanno nomi diversi a seconda dei singoli zuccheri che li compongono. I seguenti otto singoli zuccheri essenziali sono i mattoni dei polisaccaridi: glucosio, galattosio, mannosio, fucosio, xilosio, N-acetilglucosamina, N-acetilgalattosamina e acido N-acetilneuraminico.

Un sottogruppo, i proteoglicani (mucopolisaccaridi), è un componente importante della matrice extracellulare e della superficie cellulare. I proteoglicani hanno un’elevata capacità di legare l’acqua. Sono caratterizzati da un elevato contenuto di polisaccaridi, dall’80 al 94 percento, e da un basso contenuto di proteine, dal 6 al 20 percento.

I glicani legati alle proteine hanno un effetto più efficace sul sistema immunitario rispetto ai polisaccaridi puri. Gli studi attuali si concentrano sui glucani ß-1-3 e ß-1-6. Si tratta di polisaccaridi composti da glucosio con una struttura chimica speciale. A seconda della pianta o del fungo che li contiene, hanno nomi speciali: Lentinan dallo shiitake (Lentinula edodes), pleuran dal Pleurotus ostreatus, grifolan o frazione D dal maitake (Grifola frondosa).

Presenza in natura

Esempi di polisaccaridi sono il glicogeno (zucchero di deposito nell’uomo, negli animali e nei funghi stanziali), l’amido (zucchero di deposito nelle piante), la cellulosa e la chitina. Servono come importanti sostanze di riserva e come base nutrizionale.

I ß-glucani si trovano nelle alghe, nell’avena, nel grano o nei lieviti. Tuttavia, la maggior varietà di ß-glucani particolarmente preziosi è contenuta soprattutto nei funghi. Oltre ai ß-glucani, che sono già stati ben studiati negli studi, ci sono anche molti altri polisaccaridi biologicamente attivi nei funghi. Le piante contengono principalmente ß-1-4-glucani con un peso molecolare di 45.000-50.000 dalton. I ß-glucani presenti nei funghi hanno un peso di 1,5 – 2 milioni di dalton. Questo è un vantaggio, perché si ritiene che un peso molecolare elevato abbia un effetto migliore e più complesso sul nostro corpo. Inoltre, è stato riscontrato che il corpo fruttifero fungino contiene una quantità totale più elevata e una maggiore varietà di polisaccaridi rispetto al micelio. La concentrazione di polisaccaridi dipende dallo stadio di sviluppo del corpo fruttifero. L’aumento dell’attività dei polisaccaridi aumenta anche con lo sviluppo e la crescita del corpo fruttifero fungino.

Proprietà

I polisaccaridi hanno un potenziale molto elevato in termini di modifica della loro struttura chimica e quindi una capacità molto elevata di trasmettere informazioni biologiche. Ciò consente un’enorme flessibilità, importante per influenzare i meccanismi di regolazione precisi negli organismi superiori. Per esempio, mentre sono possibili solo 24 configurazioni di oligopeptidi con quattro peptidi (proteine), sono possibili più di 1.000 configurazioni diverse di oligosaccaridi con quattro molecole di carboidrati.

Ci sono molti ß-glucani di funghi la cui struttura dettagliata non è ancora stata studiata in modo definitivo. Per essere efficaci, i ß-glucani sembrano avere un legame ß-(1-3) o ß-(1-6). Più complessa è la loro struttura e ramificazione, più complessa sembra essere anche la loro presenza sul corpo umano.

La vitamina C cambia un peso molecolare elevato in uno basso. Questo porta a un migliore assorbimento nell’intestino e nel sangue. Una ricerca condotta da Rice ha dimostrato che l’assorbimento intestinale del ß-glucano è un processo attivo che dipende dai macrofagi gastrointestinali.

Gli esperimenti con i ß-glucani marcati hanno dimostrato che sono rilevabili nei linfonodi e nella milza tre giorni dopo l’ingestione e nel midollo osseo quattro giorni dopo l’ingestione. In tutti i casi, possono essere rilevati all’interno dei macrofagi. Nei primi tre giorni dopo l’assunzione orale, i ß-glucani non causano alcun cambiamento. Vengono poi scomposti nel giro di 14-21 giorni. I frammenti risultanti sono biologicamente attivi, vengono rilasciati all’esterno e vengono assunti dal CR3 sulla membrana dei granulociti già al quarto giorno. Qui svolgono la loro funzione di stimolare il sistema immunitario.

A seconda del grado di polimerizzazione, esistono ß-glucani solubili – che hanno un effetto immunostimolante più forte – e insolubili. Più sono ramificati, più è probabile che siano solubili in acqua. I polisaccaridi a basso peso molecolare sono anche solubili in alcol.

Il rapporto tra struttura chimica ed effetto

In Giappone e in Cina, alcuni polisaccaridi dei funghi hanno superato le fasi I, II e III degli studi clinici. Tuttavia, le dimensioni e la complessità della loro struttura rendono difficile studiare gli esatti meccanismi d’azione. Non è chiaro se e in che misura la struttura chimica (ramificazione, peso molecolare) abbia un effetto sui meccanismi d’azione nell’organismo. I dati sulla relazione tra struttura chimica ed effetto sono molto vari e contraddittori.

Da un lato, è stato riferito che i polisaccaridi ad alto peso molecolare (800.000 dalton) hanno un impatto su una serie di funzioni immunitarie, ma dopo che le dimensioni vengono ridotte dal riscaldamento, anche la portata e la forza dell’effetto si riducono proporzionalmente. Gli studi in vitro hanno dimostrato che i ß-glucani ad alto peso molecolare possono attivare direttamente i leucociti. Secondo Fadok et al. I ß-glucani ad alto peso molecolare aumentano anche la capacità dei macrofagi di riconoscere e distruggere le cellule apoptotiche. Le attività biologiche in vivo sono state dimostrate anche per i ß-glucani con un peso molecolare intermedio o basso. Tuttavia, i loro effetti cellulari sono meno chiari. I ß-glucani con un peso molecolare molto basso (5.000 – 10.000 dalton), invece, sono inattivi.

Altrove, si trova anche l’indicazione che la denaturazione riduce l’attività indotta dalle citochine dei monociti e che gli effetti si perdono con la purificazione di singole sostanze. Altre affermazioni sostengono che non è certo che un peso molecolare elevato sia generalmente più efficace. Questo varia a seconda della sostanza originale.

Finché non è chiaro quale polisaccaride isolato sia il più efficace, i polisaccaridi dovrebbero essere utilizzati nella forma in cui ci vengono offerti dalla natura: Non purificati, non denaturati e come combinazione delle più diverse strutture chimiche. Questo è confermato anche da diversi studi – Ghoneum et al., 1995; Wedam e Haynes, 1997; Sawai et al., 2002. Tutti questi studi dimostrano che una miscela di polisaccaridi diversi ha un’influenza maggiore sul sistema immunitario.

L'effetto sul sistema immunitario

I ß-glucani assomigliano alle catene di polisaccaridi della parete cellulare esterna dei batteri. Questo simula la penetrazione degli agenti patogeni e allena il sistema di difesa. I ß-glucani non vengono sintetizzati dall’organismo umano. Pertanto, il sistema immunitario li riconosce come estranei all’organismo, per cui stimolano sia la risposta immunitaria innata che quella acquisita.

Per dirla in modo più preciso: I ß-glucani hanno proprietà molecolari simili a quelle dei patogeni. Vengono quindi riconosciuti da alcuni recettori sulla superficie delle cellule e innescano una risposta immunitaria. Questi recettori sono la dectina-1, il recettore del complemento, il recettore scavenger, il LacCer (lactosilceramide) e il TLR (toll-like receptor). Sono i recettori attraverso i quali i ß-glucani mediano il loro effetto.

Illustrazione in 3D di un corpo umano con uno scudo protettivo simbolico contro virus e batteri. La dektina-1 è una lectina e si trova su macrofagi, granulociti neutrofili, cellule dendritiche e cellule T. I glucani ß-1-3 e ß-1-6 vi si legano. Questo legame porta all’attivazione della fagocitosi, che stimola la produzione di ROS, TNF-alfa, IL-2, IL-10 e IL-12.

Il recettore del complemento si trova sui granulociti neutrofili, sui monociti e sulle cellule NK. I ß-glucani e numerosi agenti patogeni vi si legano. Questo innesca un effetto citotossico sulle cellule tumorali.

Il recettore scavenger si trova sulle cellule endoteliali e sulle cellule mieloidi (monociti, granulociti). LDL, HDL, varie cellule estranee e il lentinano vi si legano. Questo attiva varie chinasi e l’eNOS.

LacCer sui granulociti neutrofili porta alla formazione di ROS; LacCer sulle cellule epiteliali alla sintesi di TNF-alfa e NF-kappa B. I ß-glucani e le cellule microbiche vi si legano.

Il recettore Toll-like TLR si trova su macrofagi, linfociti, cellule dendritiche e cellule epiteliali. Reagisce a funghi, batteri, virus e protozoi, producendo NFkappa B e citochine (TNF-alfa, IL-12).

L’effetto sulla risposta immunitaria innata non specifica è quello di aumentare la citotossicità e la produzione di citochine dei macrofagi, delle cellule natural killer e dei granulociti neutrofili. Agiscono anche contro le cellule degenerate, i virus e i batteri attraverso la produzione di ossigeno libero e di radicali di azoto (gas NO).

L’effetto sulla risposta immunitaria acquisita è l’attivazione delle cellule dendritiche. Queste ultime derivano dai monociti e presentano gli antigeni alle cellule T. I ß-glucani stimolano anche la produzione delle citochine e delle chemochine IL-8, IL-1b, IL-6 e del fattore di necrosi tumorale TNF-α. Inoltre, la capacità dei macrofagi di riconoscere ed eliminare le cellule in fase di apoptosi.

I ß-glucani mostrano effetti significativi negli esperimenti sugli animali e negli studi clinici. Questi includono un effetto antivirale sull’HIV (aumento delle cellule CD4), sull’epatite B (stimolazione della fagocitosi) e sul virus dell’influenza suina (diminuzione degli acidi nucleici virali nelle cellule animali infette, aumento dell’interferone gamma e del gas NO), nonché un effetto antibatterico e antimicotico generale. La guarigione delle ferite è supportata anche dall’aumento dell’attività dei macrofagi.

Inoltre, è stato scoperto un effetto citotossico diretto sulle cellule tumorali da parte dei polisaccaridi. Quindi, sia lo sviluppo del cancro che la progressione del tumore possono essere fermati dai ß-glucani. I polisaccaridi attivi sono anche fibre alimentari che possono assorbire possibili agenti cancerogeni e favorirne l’escrezione attraverso l’intestino.

Altri effetti dei polisaccaridi

I ß-glucani abbassano i livelli di colesterolo, anche se il meccanismo d’azione non è esattamente chiaro. Una teoria suggerisce che causano un aumento della secrezione di acidi biliari, per cui viene espulso anche più colesterolo. L’altra teoria è che la produzione di colesterolo nel fegato si riduce quando vengono assunti.

I ß-glucani possono anche ridurre l’aumento degli zuccheri nel sangue dopo aver mangiato. Il motivo è che probabilmente causano un ritardo nello svuotamento gastrico. Gli esperimenti sugli animali mostrano anche un effetto ipoglicemizzante dopo l’iniezione di polisaccaridi. Questo non è spiegato dal ritardo dello svuotamento gastrico, ma da altri meccanismi che non sono ancora stati spiegati chiaramente. I cambiamenti più probabili riguardano i recettori dell’insulina, che diventano più sensibili all’assorbimento dello zucchero nelle cellule sotto la loro influenza. Inoltre, si parla di un aumento diretto dei livelli di insulina.

I ß-glucani hanno anche un effetto di riduzione dei trigliceridi e sono utili contro l’arteriosclerosi. Questo spiega anche il loro effetto di controllo della glicemia e della pressione sanguigna.

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Studi scientifici / fonti

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